Inżynieria i nauka proponują nowy, zaskakujący wynalazek – metabota. Stworzony przez zespół badaczy z Uniwersytetu Princeton metabot to rodzaj metamateriału, który może zmieniać kształt, poruszać się i wykonywać polecenia dzięki samemu polu elektromagnetycznemu. Co najciekawsze – robi to bez żadnych silników, kół zębatych ani innych mechanicznych komponentów. Jak to możliwe?
Metabot jest przełomem na styku materiałoznawstwa i robotyki. Można przekształcić materiał w robota i można go kontrolować za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego. Oznacza to, że metabot może skręcać się, rozszerzać i zmieniać kształt pod wpływem impulsów magnetycznych, bez dotykania go. To zaś predestynuje wynalazek do naprawdę wszechstronnego użycia – od medycyny po przemysł kosmiczny.
Zespół z Princeton zainspirował się sztuką origami. Wzory Kreslinga – skomplikowane struktury cylindryczne, które skręcają się i rozciągają – posłużyły za bazę konstrukcyjną dla metabota. Ogromnie ważną cechą konstrukcji jest chiralność – lustrzane odbicie sekcji, które pozwala na kontrolowanie ruchu poprzez precyzyjne impulsy magnetyczne. Takie podejście pozwala na tworzenie struktur, które nie tylko zmieniają kształt, ale i mogą przechodzić z jednego stanu do drugiego w sposób kontrolowany i przewidywalny.
Metabot wykorzystuje pola elektromagnetyczne do przenoszenia mocy i sygnału jednocześnie. Dzięki tej metodzie metabot może nie tylko wykonywać skomplikowane ruchy, ale też zmieniać strukturę własnej powierzchni – np. od czarnej, pochłaniającej światło, do srebrzystej, odbijającej je, regulując temperaturę otoczenia swojego otoczenia. Metamateriał to wręcz wymarzone narzędzie w dziedzinie termoregulacji, w projektowaniu nowoczesnych powłok izolacyjnych czy nawet w adaptacyjnych kamuflażach wojskowych. Wygląda na to, że powoli produkujemy naprawdę "przyszłościowe" materiały, które uderzają wprost w nasze wyobrażenia o tym, co będzie działo się za jakiś czas w świecie nauki i inżynierii.
Co bardzo istotne, metaboty mają możliwość symulowania zjawiska histerezy: efektu, w którym reakcja systemu zależy od jego — najprościej ujmując — "historii". Tak można zaprojektować struktury fizyczne naśladujące działanie bramek logicznych, co umożliwi nam tworzenie "fizycznych systemów komputerowych". Metabot może funkcjonować jak fizyczna struktura pamięciowa, przechowująca informacje o swoich wcześniejszych stanach. Niewykluczone, że będą one stanowić podstawę do tworzenia materiałów, które reagują na bodźce zewnętrzne na podstawie wcześniejszych interakcji.
Badania nad metabotami to dopiero pierwsze etapy. Zespół z Princeton sugeruje, że podobne konstrukcje mogą zostać zastosowane w medycynie – np. do dostarczania leków do określonych części ciała lub do naprawy uszkodzonych tkanek. Wykorzystanie metabota w chirurgii minimalnie inwazyjnej mogłoby wywrócić do góry nogami (pozytywnie) procedury medyczne, umożliwiając precyzyjne manipulowanie tkankami w skali mikro.
Inne możliwe zastosowania to anteny, soczewki optyczne oraz struktury pochłaniające energię. Bezsprzecznie, to może być początek zmiany paradygmatu w wielu dziedzinach, od robotyki po inżynierię lotniczą. Wyobraźmy sobie samonaprawiające się struktury, które w reakcji na uszkodzenie zmieniają kształt i funkcję, podobnie jak skóra regeneruje się po skaleczeniu. Mówiąc odrobinę boomersko – "wojsko lubi to".
Z metabotów skorzystać może także i sektor energetyczny. W eksperymentach naukowcy z Princeton zademonstrowali, że metabot może regulować swoją temperaturę poprzez przejście od powierzchni pochłaniającej ciepło do powierzchni odbijającej światło (tak, jak wskazałem wyżej). To zaś przydałoby się m.in. w budynkach zbudowanych z myślą o energooszczędności, gdzie metapowłoka dostosowywałaby się do warunków atmosferycznych, optymalizując bilans energetyczny. W okresie zimowym absorbowałaby światło, a w letnim — odbijała je, by nie nagrzewać zbytnio domu lub mieszkania.
Czytaj również: Optimus Elona Muska chwali się postępami prac. Czy ktoś chce kupić roztańczonego robota?
I jak Wam się podoba połączenie origami, inżynierii magnetycznej i materiałoznawstwa? Zastosowania (te potencjalne) metabotów są niemal nieograniczone – od adaptacyjnych powłok termoregulacyjnych, przez mikroroboty chirurgiczne, po materiały zdolne do przechowywania i przetwarzania danych. Jak szybko zobaczymy metaboty w akcji? Trudno powiedzieć, aczkolwiek trudno nie odnieść wrażenia, że będzie warto poczekać na ich wykorzystanie w naszym codziennym życiu.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
